مقالات
در حال خواندن
تاریخچه اکتشاف نفت در ایران و جهان
0

تاریخچه اکتشاف نفت در ایران و جهان

توسط حمید رضا غلامزاد۳۰ اسفند, ۱۳۹۵

اکتشاف نفت یک دانش و مهارت قدیمی و کاربردی است که با جمع آوری قیر از تراوش‌ها و چشمه‌های نفتی، به قلمرو علم وارد شد.بشر از زمانهای بسیار قدیم با نفت و گاز آشنایی داشته و از تراوشهای سطحی آن استفاده  می‌کرد. در آن زمانها انسان از نفت برای مصارف پزشکی، گرمایی و همچنین در عایق کاری استفاده می‌کرد.

اولین چاه اکتشافی نفت در سال ١٧۴۵ در فرانسه و اولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک در سال ١٨۵٩ در پنسیلوانیا حفاری شد.

قدیمی‌ترین نظریه برای اکتشاف نفت، نظریه طاقدیس است. کاربرد این نظریه برای یافتن نفت در قله طاقدیسها ابزار موفقی بود. این نظریه به عنوان نظریه اصلی برای اکتشافات مهم نفتی در بسیاری از نقاط دنیا از جمله مسجد سلیمان ایران مورد استفاده قرار گرفت.

نفت در سال ١٨٨٠ در رسوبات دریایی پنسیلوانیا کشف شد که ارتباطی با ساختارهای طاقدیسی نداشت و تجمع نفت و ایجاد نفتگیر صرفا ناشی از تغییر رخساره رسوبات بود. بنابراین مشخص شد که ذخایر نفتی می‌توانند در حوزه‌های غیر چین خورده هم وجود داشته باشند. در نتیجه مفهوم نفتگیرهای چینه‌ای با این کشف وارد عرصه مفاهیم نفت شد.

تا اواسط دهه ١٩٢٠ ، تهیه و استفاده از نقشه های سطحی و طاقدیسها  ابزار اصلی اکتشافات نفتی بود و یافتن نفتگیرهای چینه‌ای به صورت تصادفی رخ می‌داد.

بعد از این زمان، با پیدایش روشهای نوینی نظیر مغناطیس سنجی، گرانی سنجی و مطالعات لرزه‌ای اکتشاف نفت وارد مرحله تازه‌ای شد و راه برای پی بردن به آنومالی‌ها و ساختارهای زیرسطحی غیرقابل مشاهده از سطح هموار شد. این فناوریها به تشخیص موقعیت پی سنگ و آنومالی‌های دیاپیریک کمک می‌کنند و به طور کلی یک شمای کلی از ساختارهای زیرسطحی را آشکار می کنند.

اولین نمودارهای ژئو فیزیکی درون چاهی برای نخستین بار در سال ١٩٢٧ در فرانسه و برای اندازه‌گیری  میزان تخلخل و آب اشباع شدگی بکار گرفته شد.

در دهه  ١٩۶٠پیشرفت شاخه‌های مختلف علوم زمین شناسی نظیر میکروپالئونتولوژی (مطالعه فسیل جانداران ریز قدیمی) و ارائه  مدلهای رخساره‌ای تاثیر قابل توجهی در اکتشاف نفت داشت.

در سالهای دهه  ١٩٧٠ با پیشرفت در کسب و پردازش اطلاعات لرزه‌ای و نیز استفاده از کامپیوترهای سریع برای این منظور، نیمرخهای لرزه‌ای بسیار دقیق حاصل شد که این مقاطع سیمای عمومی درون زمین را به خوبی مشخص می‌کنند.

از دهه ١٩٨٠ تاکنون توسعه صرفا بصورت پیشرفت در فناوریهای گذشته و نیز معرفی نرم افزارهای مختلف کامپیوتری بوده که باعث شده است اکتشاف هیدروکربن‌ها آسانتر، سریع تر و مطمئن تر انجام شود.

مراحل مختلف اکتشاف ذخایر هیدروکربنی

از زمان پیدایش نفت تا امروز فعالیتهای اکتشافی برای کشف ذخایر جدید نفت و گاز و تامین تقاضای بازارهای نفت و همچنین جایگزینی حجمهای تولید شده، بصورت مستمر در جریان است. امروز با پیشرفت تکنیکهای اکتشافی جدید، دقت فعالیتهای اکتشافی بیشتر شده و شانس بیشتری برای موفقیت وجود دارد، اما با وجود این پیشرفتها، اکتشاف هنوز بصورت یک فعالیت با ریسک بالا باقی مانده است.

از یک چاه اکتشافی، اطلاعات زیر به دست می‌آید:

-ترتیب قرار گرفتن سازندهای مختلف در عمق زمین.

-عمق واقعی مخزن در زیر زمین.

-ضخامت مخزن.

-خصوصیات سنگ و سیالهای درون مخزن (گاز، نفت و آب) که با نمونه‌برداری از سنگ و سیال و انجام آزمایشهای مربوطه مطالعه می‌شود.

-مرز لایه‌های زمین شناختی، جنس و شیب هر لایه، برخی از ویژگیهای سنگ مخزن از جمله میزان تخلخل و درجه ی اشباع آن از سیالهای مختلف و دمای مخزن با انجام عملیات چاه پیمایی شناسایی می‌شود.

به اولین چاهی که در مخزن حفر می‌شود  Wild Cat می‌گویند یعنی این که این چاه بسیار خطرناک و ناشناخته است؛ چرا که قبل از حفر چاه امکان پیش بینی رفتار مخزن وجود ندارد. مخزن برای ما ماهیتی ناشناخته دارد. در واقع مخزن نفت همچون موجود زنده‌ای است که تا با آن روبرو نشویم نمی‌توانیم رفتار آن را در برابر عوامل مختلف پیش بینی کنیم. بنابراین در چاههای اکتشافی باید با رعایت سطح ایمنی بالایی، حفاری انجام شود تا خطرات ناشی از رفتارهای ناشناخته مخزن، از جمله آتش سوزی و فوران ناگهانی چاه که ممکن است با قدرت زیادی منجر به پرتاب دکل و تأسیسات سرچاه شود، به حداقل برسد.

استخراج نفت در ایران

نفت در ایران از هزاران سال پیش به واسطه نشت طبیعی آن در مناطق جنوبی شناخته شده بود. در دایره المعارف بزرگ لاروس آمده است نخستین چاه نفت به فرمان داریوش شاهنشاه هخامنشی در استان شوش حفاری شده است. کاوش های باستان شناسی نشان داده است که مردمان کشور ایران حدودا پنج هزار سال قبل از قیر برای تهیه ملاط و اندود کردن کشتی ها و همچنین از نفت برای ایجاد روشنایی و درمان بعضی از امراض استفاده می کرده اند. هردوت تاریخ نویس یونانی دنیای باستان در کتاب خود چگونگی کندن چاه و استخراج نفت را در ایران شرح داده است، به گفته وی در محلی به نام ” اردریکا” در نزدیکی شوش چاهی بوده است که نفت و آب نمک را از آن  به کمک چرخ و دلو استخراج کرده و در حوضچه های سرباز نزدیک آن میریختند تا مواد سبک نفت تبخیر شده و از قیر و نمک سفت شده استفاده می کردند.

لوفتوس W. K. LOFTUS  اولین فرد خارجی بود که بطور تخصصی از مناطق نفت خیز ایران بازدید به عمل آورد. وی در گزارشی که به  سال ۱۸۵۵ منتشرنمود اظهار داشته است که تنها چمشه قیربررسی شده توسط ایشان در کنار کوه های بختیاری و مسجد دور افتاده ای در نزدیکی کوه آسماری مسجد سلیمان قرار داشته است.

تصویری از فوران اولین چاه نفتی در مسجد سلیمان

تصویری از فوران اولین چاه نفتی در مسجد سلیمان

در سال ۱۸۹۰ میلادی(۱۲۶۹ شمسی) امتیاز اکتشاف و استخراج کلیه معادن ایران از جمله نفت توسط ناصرالدین شاه به یک انگلیسی به نام ” بارون جولیوس رویتر” داده شد که به علت عدم موفقیت در اکتشاف نفت و مخالفتهای داخلی و خارجی این قرارداد با شکست مواجه شده و طرف ایرانی مجبور به پرداخت غرامت سنگینی شد.ولی در سال ۱۹۰۱ میلادی(۱۲۸۰ شمسی) طبق امتیاز نامه دیگری اجازه اکتشاف ، استخراج ، تصفیه ، حمل و نقل و فروش نفت و همچنین احداث خط لوله در تمام خاک ایران بجز پنج ایالت شمالی به یکی دیگر از اتباع انگلستان به نام “ویلیام ناکس دارسی” به مدت ۶۰ سال داده شد. از آن پس فعالیتها برای اکتشاف و استخراج نفت در منطقه دور افتاده ای بنام چاه سرخ در حوالی کرمانشاه شروع گردید که در تابستان  ۱۹۰۳ حفاری ها در عمق ۵۰۷ متری به گاز نفت و سپس به نفت رسید. چند ماه بعد دومین چاه نیز در عمق مشابهی حفر شده و به نفت رسید. بهره برداری از این چاه ها با توجه به بازده کم روزانه حدود ۳۰ تن و هزینه های بالای حفاری و حمل نقل مقرون به صرفه تشخیص داده نشد، دارسی که سرمایه گذاری زیادی انجام داده بود وبه نتیجه مطلوب نرسیده بود مجبور به همکاری با شرکت نفت برمه شد. که آن نیز یک شرکت انگلیسی بود. همکاری این دو گروه با هم منجر به ایجاد شرکت جدیدی بنام سندیکای امتیازات در سال ۱۹۰۵ شد. جورج برنالد رینولدز زمین شناس معروف ،بعد از تحقیقات ابتدایی اعلام کرد که حفاریها باید در منطقه مسجد سلیمان که دارای ساختار تاقدیسی است صورت گیرد.  ولی شرکت با تکرار اشتباه اولیه اقدام به حفاری دو حلقه چاه به عمقهای ۶۶۱ و ۵۹۱ متر در منطقه رامهرمز نمود که هیچ کدام به نفت نرسید. بعد از این اشتباه و عدم موفقیت شرکت با ناامیدی تمام دستور توقف حفاری را صادر نمود ولی رینولدز که به وجود نفت در مسجد سلیمان اطمینان داشت حفاری ها را به منطقه نفتون در مسجد سلیمان منتقل نموده و از اجرای دستور خودداری نمود. در ۲۶ می ۱۹۰۸ ( پنجم خرداد ۱۲۸۷ ) وقتی حفاری چاه در مسجد سلیمان به پایان رسید نفت به ارتفاع ۵۰ فوت در هوا فوران کرد که سطح تولید آن به ۲۳۰۰  بشکه در روز می رسید. برای تبدیل این میدان نفتی به یکی از بزرگترین میادین نفتی جهان و بهره برداری از آن احتیاج به سرمایه گذاری زیادی بود که برای تامین آن شرکت انگلیس- ایران در سال ۱۹۰۹ تاسیس گردید.

لوله کشی چاه های نفتی با ابتدایی ترین امکانات صورت می گرفت

لوله کشی چاه های نفتی با ابتدایی ترین امکانات صورت می گرفت

روش های استخراج نفت

پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دلیل فشار زیاد موجود در مخزن، جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود. این مرحله از استخراج که عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازیافت اولیه نفت موسوم است. در برداشت اولیه نفت ، از انرژی خود مخزن برای تولید نفت استفاده می شود.البته این بدان معنا نیست که اگر نفت خود به خود به سطح زمین نیاید، برداشت اولیه وجود نخواهد داشت،بلکه وقتی از پمپ برای بالا آوردن نفت استفاده میکنیم،در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفـــــــت قرار داریم.در این مرحله انرژی خاصی وارد مخزن نمی شود.با افزایش تولید و کاهش فشار، سرعت تولید نیز کاهش می یابد تا اینکه فشار به حدی میرسد که دیگر نفت خارج نمی شود. در این مرحله ممکن است ار ۳۰ تا ۵۰ درصد کل نفت مخزن استخراج شود. علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری مانند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آنها و همچنین دمای مخازن نیز در میزان تولید مؤثرند.

وقتی مخزن تخلیه شد و ما نتوانستیم نفت را حتی با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمین انتقال دهیم،در این صورت استفاده از روش EOR از نوع بازیافت ثانویه شروع میشود که برای استفاده از این روش، امروزه در دنیا روش تزریق آب مرسوم است.

در این روش از چاه تزریقی،آب به مخزن تزریق میشود و از چاه بهره برداری،نفت مورد بهره برداری قرار می گیرد.در این روش،ما با تزریق سیال در سیستم مداخله میکنیم و سیال تزریقی،نفت را به طرف چاه تولیدی هدایت میکند. البته به جای آب،میتوان گاز نیز تزریق کرد که به آن فرایند تزریق گاز می گویند. باید توجه داشت که استفاده از این دو روش تزریقی با تزریق آب یا گازی که به منظور حفظ و نگهداری فشار مخزن انجام میگیرد متفاوت است. چرا که در تزریق آب و گاز برای حفظ فشار مخزن، سیال تزریقی باعث حرکت نفت نمی شود،بلکه از افت سریع فشار مخزن در اثر بهره برداری جلوگیری می کند.

در حالت ثانویه برداشت زمانی فرا میرسد که، ما ضمن تزریق آب به مخزن،در چاه تولیدی با تولید آب مواجه می شویم. در این حالت، چون نسبت آب به نفت زیاد میشود و تولید در این صورت بازده اقتصادی ندارد،باید از روش دیگر برای افزایش برداشت بهره بگیریم.اگر تزریق آب را متوقف کنیم و از فرایند های دیگری نظیر تزریق گاز co2 استفاده کنیم. از روشهای مؤثر در مرحله دوم یکی سیلابزنی آبی و دیگری سیلابزنی گازی یا تزریق گاز است.

در روش سیلابزنی آبی، آب با فشار زیاد در چاههای اطراف چاه تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محرکه لازم رای استخراج نفت را به وجود می آورد.معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد.

در روش سیلابزنی گازی، گاز (مانند گاز طبیعی ) با فشار زیاد به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجی به جریان می اندازد. در کشور ونزوئلا حدود ۵۰% گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاههای نفت برای استخراج در مرحله دوم برگردانده می شود. نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاههای پنجگانه است. در مواردی که گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب برای استخراج مرحله دوم استفاده میشود. تزریق بخار آب، دما را افزایش و گرانروی را کاهش میدهد. در این روش که از بخار آب به جای آب استفاده میشود، با کاهش گرانروی نفت، جریان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت تولید بالا می رود.

پس از استخراج به کمک روشهای مرحله دوم هنوز هم حدود ۳۰ الی ۵۰ درصد نفت میتواند به صورت اسنخراج نشده در مخزن باقی بماند. در اینجاست که استخراج نفت به کمک روش مرحله سوم صورت گیرد.

یکی از روشهای مرحله سوم، تزریق محلول مایسلار است که پس از تزریق آن، محلولهای پلیمری به عنوان محلولهای بافر به چاه تزریق می شود. در آمریکا ممکن است روشهای استفاده از محلولهای مایسلار تا ۵۰ درصد کل روشهای مرحله سوم را شامل شود. محلول مایسلار مخلوطی از آب، مواد فعال سطحی، نفت و نمک است. در روشهای جدید تهیه محلول مایسلار ، نفت، نمک و مواد کمکی فعال سطحی حذف گردیده اند. محلولهای مایسلار نیروی تنش سطحی بین آب و نفت را تا حدود dyne/cm ۰۰۱/۰ یا کمتر از آن کاهش میدهد.

گرانروی محلول پلیمری حدود ۲ تا ۵ برابر گرانروی نفـــــــــــت است. غلظت پلیمر حدود ppm۱۰۰۰ می باشد. در حال حاضر از پلی اکریمید ها و زیست پلیمر ها به عنوان پلیمر در محلول بافر استفاده می شود. مواد فعال سطحی معمولا سولفوناتهای نفتی سدیم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شیمیایی شبیه شوینده ها می باشند. از الکلها برای مواد کمکی فعال سطحی استفاده می شود.هزینه تهیه محلولهای مایسلار برای تولید هر بشکه نفت در سال ۱۹۷۵ حدود ۵/۱ دلار آمریکا بوده است.

یکی دیگر از روشهای مرحله سوم، روش احتراق زیر زمینی است. طی این روش اکسیژن موجود در هوا در زیر زمین با هیدروکربنها می سوزد و مقداری انری و گاز تولید شده، فشار مخزن بالا میرود.گرما همچنین گرانروی را کاهش داده و جریان نفت راحتتر صورت میگیرد. یک روش دیگر مرحله سوم که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است، روش تزریق گاز کربن دی اکسید می باشد که جزئی از روش جابجایی امتزاج پذیر است. گاز کربن دی اکسید بسیار ارزان بوده، در نفت نیز حل می شود و گرانروی ان را کاهش می دهد.از روشهای دیگر مرحله سوم انفجار های هسته ای در زیر زمین است که این انفجار ها شکاف مصنوعی در سنگها به وجود می آورد و جریان نفت را ساده تر میکند.

به این گونه فراینـــــد ها، مرحله سوم برداشت نف‍ــت می گویند.

تصویری از یک سکوی نفتی در دریا

تصویری از یک سکوی نفتی در دریا

گفتنی است که مراحل برداشت نفت را به گونه ای دیگر میتوان تقسیم بندی کرد، یعنی به جای اینکه بگوئیم مرحله اول،دوم یا سوم، می توانیم بگوییم Primary Recovery ، مرحـله Improved Oil Recovery یا IOR و مرحله EOR یا Enhanced Oil Recovery.

برداشت بهبود یافته یا IOR فرایندی است که برای تعدیل کردن تکنولوژی های مورد استفاده برای افزایش برداشت بکار میرود. حال این فرایند می تواند در مرحله اول تولید انجام شود یا در مراحل دوم و سوم.

تکنولوژی هایی چون حفاری افقی یا مشبک کاری انتخابی و یا تزریق ژل در جا از نوع IOR میباشند.

بنابراین در IOR فرایند تولیـد عوض نمیشود، بلکه تکنولوژی به گونه ای تعدیل می شود که با همان فرایند قبلی،نفت بیشتری از مخزن تولید می گردد.

در حالی که ازدیاد برداشت یا EOR به فرایندی اطلاق می شود که در آن سعی میشود تا میزان درصد اشباع نفت باقیمانده تا آنجا که ممکن است پایین بیاید و نفت باقیمانده در مخزن به حداقل ممکن برسد. فرایند هایی چون سیلابزنی شیمیایی، تزریق co2 و احتراق درجا از این قبیل میباشند.

بعد از عملیات تزریق آب می توان فرایند را تغییر داد. روش دیگری این است که عملیات تزریق آب را تعدیل کنیم. بدین منظور در لایه های با خاصیت گذر دهی متفاوت، آب وارد لایه های با خاصیت گذردهی بالا شده و به سمت چاه تولیدی هدایت میگردد، لذا باید کاری کرد که این لایه ها بسته شوند. این کار با تزریق ژل در لایه های مورد نظر صورت می گیرد.فرایند جابه جایی امتزاجی به معنی بازیافت نفت به وسیله تزریق ماده ای است که با نفت قابل امتزاج باشد. در جابه جایی مذکور سطح تماس نفت و ماده تزریق شده از بین می رود و جابه جایی بصورت حرکت تک فازی انجام میشود. در صورتی که شرایط از هر لحاظ برای امتزاج ماده تزریق شده و نفت فراهم باشد بازیافت چنین فرایندی در مناطق جاروب شده ۱۰۰% میباشد.

گاز تزریقی دارای ویسکوزیته کمتر نسبت به نفت مخزن است و در نتیجه تحرک بیشتری نسبت به آن دارد.این خاصیت گاز تزریقی،یکی از دلایل امکان امتزاج آن با نفت مخزن است، زیرا تحرک زیاد گاز نسبت به نفت باعث می شود که گاز در مراحل مختلفی با نفت تماس پیدا کرده و در نهایت حالت امتـزاج بین نفت مخزن و گاز تزریقی حاصل آید.

مسئله ای که از تحرک زیــاد گاز ناشی می شود این است که گاز تمایل به Fingering و Channeling پیدا میکند و در نتیجه مناطقی از مخزن به وسیله گاز جاروب نمی گردد و لذا این امر باعث پایین آمدن Recovery Factor در جابه جایی امتزاجی میشود.

پراکندگی ذخایر نفتی در جهان

پراکندگی ذخایر نفتی در جهان

واکنش شما چیست؟
I like it
0%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
حمید رضا غلامزاد

دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید